湖南省邵阳市隆回县万和实验学校高中物理  4.3 楞次定律 导学案

湖南省邵阳市隆回县万和实验学校高中物理  4.3 楞次定律 导学案

‎ 4.3 楞次定律 导学案 ‎ ‎【学习目标】‎ ‎1、理解楞次定律的内容，理解楞次定律中“阻碍”二字的含义。‎ ‎2、能初步应用楞次定律判定感应电流方向，理解楞次定律与能量守恒定律是相符的。‎ ‎3、感受楞次定律的实验推导过程，逐渐培养自己的观察实验，分析、归纳、总结物理规律的能力。‎ ‎【学习重点和难点】‎ 重点：1.楞次定律的实验探究过程。2.应用楞次定律判定感应电流的方向。‎ B 难点：由实验探究结果进行分析、归纳和总结楞次定律及对楞次定律本质的理解。‎ ‎【自主学习】‎ ‎1、如图，已知通电螺线管的磁场方向，电流方向如何？‎ ‎2、观察：如图所示,当磁铁向上或向下运动时, 灵敏电流表的指针发生了偏转。‎ 磁铁插入与拔出时指针的偏转方向相同吗？左偏与右偏意味着什么呢？‎ ‎3、猜想：感应电流的方向跟什么因素有关？‎ ‎4、设计实验验证方案。‎ ‎【合作探究】‎ ‎1、确定电流的方向与电流计指针偏转的关系。‎ 实验电路：‎ 结论：‎ ‎2、探究：研究感应电流的方向 ‎（1）探究目标：‎ ‎（2）探究手段：分组实验（器材：螺线管，灵敏电流计，条形磁铁，导线）‎ ‎（3）探究过程 操 作 方 法 填 写 内 容 ‎ ‎ N S 磁铁在管上静止不动时 磁铁在管中静止不动 插入 拔出 插入 拔出 N在下 S在下 N在下 S在下 原来磁场的方向 原来磁场的磁通量变化 感应磁场的方向 原磁场与感应磁场方向的关系 感应电流的方向（螺线管上）‎ ‎（4）带着问题分组讨论：‎ 问题1、请你根据上表中所填写的内容分析一下，感应电流的磁场方向是否总是与原磁场的方向相反？‎ 问题2、请你仔细分析上表，用尽可能简洁的语言概括一下，究竟如何确定感应电流的方向？并说出你的概括中的关键词语。‎ 问题3、你能从导体和磁体相对运动的角度来确定感应电流的方向吗？如果能，请用简洁的语言进行概括，并试着从能量的转化与守恒角度去解释你的结论？‎ 总结规律：原磁通量变大，则感应电流磁场与原磁场相 ，有阻碍磁通量变 的作用；‎ 原磁通量变小，则感应电流磁场与原磁场相 ，有阻碍磁通量变 的作用。‎ 结论：‎ ‎【精讲点拨】‎ ‎1、楞次定律——感应电流的方向 ‎（1）、内容： 。‎ ‎（2）、理解：‎ ‎①、阻碍既不是 也不等于 ，增反减同。‎ ‎②、注意两个磁场： 磁场和 电流磁场。‎ ‎③、在图中标出每个螺线管的感应电流产生的等效N极和S极。‎ 强调：楞次定律可以从两种不同的角度来理解：‎ a、从磁通量变化的角度看：感应电流总要 磁通量的变化。‎ b、从导体和磁体的相对运动的角度来看，感应电流总要 相对运动。‎ ‎④、感应电流的方向即感应电动势的方向 ‎⑤、阻碍的过程中，即一种能向 转化的过程 例：上述实验中，若条形磁铁是自由下落，则磁铁下落过程中受到向上的阻力，即机械能→电能→内能。‎ ‎（3）、应用楞次定律步骤：‎ ‎①、明确 磁场的方向；‎ ‎②、明确穿过闭合回路的 是增加还是减少；‎ ‎③、根据楞次定律(增反减同)，判定 的磁场方向；‎ ‎④、利用 判定感应电流的方向。‎ I ‎（4）、楞次定律的应用 例：两同心金属圆环，使内环A通以顺时针方向电流，现使其电流增大，则在大环B中产生的感应电流方向如何？若减小电流呢？‎ ‎2、楞次定律的特例——闭合回路中部分导体切割磁感线（右手定则）‎ 问题1：当闭合回路的部分导体切割磁感线也会引起磁通量的变化，从而使回路中产生感应电流，这种情况下回路中的电流的方向如何判断呢，可以用楞次定律判断电流的方向吗？‎ 问题2：用楞次定律判断感应电流的过程很复杂，能否找到一种很简单的方法来判断闭合回路中部分导体切割磁感线产生的电流的方向呢？‎ 结论：‎ ‎（1）、右手定则的内容：伸开 手让拇指跟其余四指 ，并且都跟手掌在 内，让磁感线 从掌心进入， 指向导体运动方向，其余四指指向的就是导体中 方向。‎ ‎（2）、适用条件： 的情况 ‎（3）、说明：‎ ‎①、右手定则是楞次定律的特例，用右手定则求解的问题也可用楞次定律求解。‎ 例：分别用右手定则和楞次定律判断通过电流表的电流方向(课本P204(3))。‎ G ν I ‎②、右手定则较楞次定律方便，但适用范围较窄，而楞次定律应用于所有情况。‎ ‎③、当切割磁感线时电路不闭合，四指的指向即感应电动势方向（画出等效电源的正负极）。‎ ‎3.楞次定律的广义表述 感应电流产生的效果总是阻碍引起感应电流的原因。‎ 感应电流总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，可以通过感应电流的磁场来反映，也可以通过感应电流在原磁场中所受安培力来反映。‎ ‎①感应电流在原磁场中产生的效果总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化: “增反减同”；‎ ‎②感应电流在原磁场中所受的安培力阻碍相对运动:“来拒去留”；‎ ‎③感应电流在原磁场中所受的安培力使线圈面积有扩大或缩小的趋势: “增缩减扩”。‎ ‎【典例剖析】‎ 例1、一根竖直放置的直导线MN通以向上的电流，在直导线MN的右方平行放置一个矩形导线框ABCD，MN与ABCD在同一个竖直平面内。当直导线MN中的电流减小时，试判断：矩形导线框中感应电流的方向。‎ 例2、如图所示，M、N是套在同一铁芯上的两个线圈，M线圈与电池、电键、变阻器相连，N线圈与R’连成一闭合电路。当电键合上后，将图中变阻器R的滑片向左端滑动的过程中，流过电阻R’的感应电流什么方向？‎ 例3、为什么闭合回路完全在垂直匀强磁场的面内切割磁感线时回路中无感应电流？‎ 例4、如图所示，有一金属圆环悬挂在竖直面内，在其左侧垂直环面放着一条形磁铁，当把磁铁向右移动向环靠近时，判断环的运动情况。‎ 例5、如图所示，固定在水平面内的两光滑平行金属导轨M、N，两根导体棒中P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（ ）‎ A．P、Q将互相靠拢 B．P、Q将互相远离 C．磁铁的加速度仍为g D．磁铁的加速度小于g ‎【达标检测】‎ ‎１．感应电流的方向可表述为（　　）　‎ A．当引起感应电流的磁通量增强时，感应电流的磁场与之反向，当引起感应电流的磁通量减弱时，感应电流的磁场与之同向．‎ B．感应电流的磁场总要阻止引起感应电流的磁通量的变化．‎ C．感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．‎ D．感应电流的磁场总跟引起感应电流的磁场方向相反．‎ ‎2、下列说法中正确的是：‎ A、感应电流的磁场方向总是和回路中原磁场方向相反 B、感应电流的磁场总是阻止原磁通量 C、感应电流的磁场方向有可能和原磁场方向相同，也可能和原磁场方向相反 D、当闭合回路中原磁场的磁通量变化时，由于感应电流的阻碍作用，回路中总磁通量可能不变 ‎3、据楞次定律知感应电流的磁场一定是（ ）‎ A.与引起感应电流的磁场反向 B.阻止引起感应电流的磁通量变化 C.阻碍引起感应电流的磁通量变化 D.使电路磁通量为零 ‎4、如图所示，将一条形磁铁N极向下插入一闭合的螺线管中的过程中，螺线管中产生感应电流，则下列说法正确的是 （ ）‎ A．螺线管的下端是N极 B．螺线管的上端是N极 C．流过电流表的电流是由上向下 D．流过电流表的电流是由下向上 ‎5．如图所示，A、B都是很轻的铝环，分别吊在绝缘细杆的两端，杆可绕竖直轴在水平面内转动，环A是闭合的，环B是断开的．若用磁铁分别靠近这两个圆环，则下面说法正确的是(　　)‎ A．图中磁铁N极接近A环时，A环被吸引，而后被推开 B．图中磁铁N极远离A环时，A环被排斥，而后随磁铁运动 C．用磁铁N极接近B环时，B环被推斥，远离磁铁运动 D．用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥 ‎6．如图所示，闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在匀强磁场中，将它从匀强磁场中匀速拉出，以下各种说法中正确的是(　　)‎ A．向左拉出和向右拉出时，环中的感应电流方向相反 B．向左或向右拉出时，环中的感应电流方向都是沿顺时针方向的 C．向左或向右拉出时，环中的感应电流方向都是沿逆时针方向的 D．环在离开磁场之后，仍然有感应电流 ‎7、如右图所示，螺线管B置于闭合金属圆环A的轴线上，当B中通过的电流I减小时(　　)‎ A．环A有缩小的趋势 B．环A有扩张的趋势 C．螺线管B有缩短的趋势 D．螺线管B有伸长的趋势 ‎9.如右图所示，两个相同的铝环套在一根光滑杆上，将一条形磁铁向左插入铝环的过程中，两环的运动情况是(　　)‎ A．同时向左运动，间距增大 B．同时向左运动，间距不变 C．同时向左运动，间距变小 D．同时向右运动，间距增大 ‎10．一金属方框abcd从离磁场区域上方高h处自由落下，然后进入与线框平面垂直的匀强磁场中，在进入磁场的过程中，可能发生的情况是(如图所示)(　　)‎ A．线框做加速运动，加速度a＜g B．线框做匀速运动 C．线框做减速运动 D．线框会反跳回原处 ‎11．如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场力作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是(　　)‎ A．向右加速运动 B．向左加速运动 C．向右减速运动 D．向左减速运动